ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΡΕΘΥΜΝΟΥ

ΚΛΩΒΟΣ FARADAY

Σκοπός: Να τονισθεί η ιδιαιτερότητα των κοίλων αγωγών, να μην έχουν στο εσωτερικό τους ηλεκτρικό πεδίο.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Συνδέουμε με το καλώδιο τον κοίλο αγωγό με τον ένα ακροδέκτη της ηλεκτροστατικής μηχανής Wimshurst.

Φορτίζουμε αργά την ηλεκτροστατική μηχανή.

Παρατηρούμε ότι τα σφαιρίδια του εξωτερικού ηλεκτροσκοπίου αποκλίνουν.

Συμπεραίνουμε ότι φορτία υπάρχουν μόνο στην εξωτερική επιφάνεια του αγωγού.

Εναλλακτικά

Αντί για σφαιρίδια ηλεκτρικού εκκρεμούς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε δύο λεπτές ταινίες από αλουμινόχαρτο.

Φορτίζουμε αργά την ηλεκτροστατική μηχανή. Οι εξωτερικές ταινίες φορτίζονται και απωθούνται με αποτέλεσμα να πετάγονται από τη θέση τους. Οι εσωτερικές ταινίες δεν δείχνουν να φορτίζονται.

ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΗ

Στην μηχανή δεν πρέπει να αναπτυχθούν πολλά φορτία γιατί τότε επειδή ο κύλινδρος δεν είναι πλήρης κλωβός, υπάρχει παραμόρφωση του πεδίου με αποτέλεσμα να παρουσιάζεται πεδίο και μέσα στον κύλινδρο και τα σφαιρίδια να απωθούνται.

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Τα ομώνυμα φορτία που αποκτά ο κοίλος αγωγός επειδή απωθούνται μεταξύ τους τείνουν να κατανεμηθούν στην εξωτερική επιφάνεια του αγωγού. Για το λόγο αυτό στο εσωτερικό του αγωγού δεν υπάρχουν ηλεκτρικά φορτία. Το ίδιο φαινόμενο θα παρατηρηθεί και σε συμπαγή μεταλλικό αγωγό, στο εσωτερικό του οποίου η ένταση θα είναι μηδέν. Απλά, στη περίπτωση αυτή είναι δύσκολη η πειραματική επαλήθευση της μηδενικής έντασης.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Στο εσωτερικό μεταλλικών αγωγών η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι μηδέν.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - ΧΡΗΣΕΙΣ

Το φαινόμενο βρίσκει εφαρμογή στην ηλεκτρική θωράκιση μεταλλικών εξαρτημάτων. Διατάξεις που θέλουμε να τις προστατέψουμε από ηλεκτρικά πεδία, τις περιβάλλουμε από πλέγμα μεταλλικό («κλωβός Faraday»). Για τον ίδιο λόγο, όταν κτυπήσει κεραυνός κάποιο αυτοκίνητο, είναι δυνατό οι επιβάτες του να μην πάθουν τίποτε, διότι το εσωτερικό του αυτοκινήτου είναι ηλεκτρικά θωρακισμένο, από το μεταλλικό κουβούκλιό του.

[ Πίσω ]